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Asociación Cultural de Habla Alemana
Instituto Juan Gutenberg
Escuela Secundaria - 2013
4º AÑO ESSO – BIOLOGÍA
NUTRICIÓN EN HETERÓTROFOS
2013 -Año del Bicentenario de la Asamblea del Año XIII
ALUMNO: __________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
Todos los seres vivos requieren un suministro constante de sustancias
para obtener energía y material plástico que le permitan mantener el
funcionamiento normal.
Al hacer referencia al mantenimiento de las funciones normales, es
preciso comprender que, las sustancias necesarias, deben llegar a cada una
de las células que componen el organismo.
Cada grupo de organismos, dependiendo de sus adaptaciones al
medio, logra disponer tales sustancias utilizando diferentes mecanismos que
se pueden dividir, básicamente, en dos tipos: Autotrófico y Heterotrófico.
La presencia e interacción equilibradas, de los organismos autótrofos y
heterótrofos, a nivel de los ecosistemas, permiten el mantenimiento de éstos
a lo largo del tiempo. Los organismos autótrofos fotosintéticos (plantas) son
los encargados de producir las moléculas (orgánicas) que son utilizadas por
todos los organismos heterótrofos.
La nutrición en los organismos heterótrofos implica la incorporación,
transformación y eliminación de materia y energía, como mecanismos de
intercambio de información con el ambiente y que permite clasificarlos como
sistemas abiertos.
Estas tareas se realizan a través de los siguientes procesos:
a) Incorporación de materia: A nivel del organismo, las moléculas que el
organismo utiliza son ingresadas a través de dos vías, una es la digestiva y
la otra es la respiratoria. La primera se lleva a cabo mediante la ingestión
que permite ingresar, el alimento para su procesamiento en el sistema
digestivo, y absorción que el es proceso de pasaje de los productos de la
transformación del alimento hacia los sistemas de transporte (circulatorio y
linfático). La segunda vía permite que, a nivel de los pulmones, el Oxígeno
pase desde el ambiente a la sangre, a través de un proceso denominado
hematosis.
A nivel celular, las moléculas ingresan a las células atravesando las
membranas celulares mediante diferentes tipos de pasajes de
membrana, ya sean pasivos o activos (difusión, ósmosis, transporte
activo, etc.).
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b) Desdoblamiento de moléculas: Las moléculas complejas que constituyen
los alimentos son desdobladas a moléculas sencillas, mediante la
digestión, que se produce dentro de los órganos del sistema digestivo.
Cuando las moléculas, producto del proceso digestivo ingresan a las
células, pueden seguir siendo degradadas mediante los distintos procesos
del catabolismo que forma parte del metabolismo celular.
c) Transporte de sustancias: Las moléculas que son absorbidas son
transportadas hacia todas las células del organismo, para que se lleva a
cabo el metabolismo celular. Las sustancias de desecho, producto de
dicho metabolismo, deben ser transportadas desde las células hacia los
órganos de excreción. Este transporte se realiza por medio del sistema
circulatorio y el sistema linfático.
d) Eliminación de sustancias: Las sustancias que se producen como
desecho del funcionamiento celular, básicamente pueden dividirse en dos
grupos, las sustancias nitrogenadas y el dióxido de carbono, son
eliminadas a través de la excreción. Las primeras son eliminadas a través
del sistema urinario, mediante la micción y la segunda a través de los
pulmones, a través de la hematosis.
Las sustancias que no han sido absorbidas a nivel del tubo digestivo son
eliminadas por la vía digestiva a través de un proceso denominado
egestión.
“LAS MATERIAS PRIMAS DEL METABOLISMO”
1. ¿A qué se define como metabolismo? ¿Cómo puede medirse?
2. ¿Qué es un nutriente?
3. Diferencia y ejemplifica: MACRONUTRIENTE – MICRONUTRIENTE
4. ¿Cuál es el gas que debe ingresar al organismo? ¿Cuál es su destino?
5. ¿Cuál es el gas que se libera al exterior? ¿Cuál es su origen?
6. ¿Qué otro tipo de nutriente es necesario para que se lleve a cabo el
metabolismo? ¿Cuál es su función?
7. ¿Cuál es la relación entre el consumo de O 2 y la velocidad del metabolismo
celular? Justifica tu respuesta.
El intercambio de gases
8. El ingreso y el egreso de los gases respiratorios, se produce mediante su
difusión a través de una superficie que separa los medios interno y externo,
y los requerimientos energéticos de los procesos metabólicos determinan
que exista una velocidad óptima para tal proceso. Responde: ¿De qué
manera afectan la concentración de solutos y la temperatura al pro ceso de
difusión?
9. a. Calcula la relación superficie volumen de los siguientes cuerpos
geométricos y luego elabora una conclusión:
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b. Si los cubos fueran células que sólo pudiesen intercambiar materia a
través de la superficie ¿cuál de los dos modelos sería el más efectivo?
Justifica tu respuesta.
c. ¿Por qué fue evolutivamente favorable el desarrollo de los sistemas
especializados para cumplir con la función de nutrición en los
organismos multicelulares?
10. Mediante un cuadro compara el medio acuático y el terrestre (aire)
considerando: contenido máximo de oxígeno – velocidad de difusión –
densidad del medio. Luego indica cuál de los dos medios es más fácil
obtener oxígeno.
11. Analiza
el
gráfico
que
representa la problemática a la
que se enfrentan los organismos
acuáticos ectotérmicos (como los
peces) cuando la temperatura del
agua aumenta. Responde:
a) A medida que aumenta la
temperatura del agua:
i.¿Cómo varía la cantidad de
O2 en el agua?
ii. ¿De qué forma se modifica
el metabolismo?
iii. ¿Qué diferencia se puede
observar
entre
el
metabolismo de un pez en
reposo y uno en actividad, a
la misma temperatura?
b) Describe la problemática.
c) Elabora una hipótesis para la
resolución.
12. ¿Cuál es la diferencia y la relación entre respiración externa (hematosis) y
respiración interna (respiración celular)?
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13. A continuación se muestra una figura que resume los diferentes tipos de
estructuras utilizadas para realizar el intercambio gaseoso por organismos
adaptados a la vida en diferentes ambientes (acuático y terrestre).
a) Averigua ejemplos para cada tipo de respiración.
b) ¿A qué se debe que algunos organismos puedan sobrevivir con un
intercambio gaseoso realizado a través de la superficie corporal y que
otros hayan desarrollado estructuras especializadas?
c) ¿Qué característica es fundamental para las superficies respiratorias?
Considera para responder el volumen corporal de los organismos.
d) Explica y fundamenta dónde se localizan, con respecto a los medios,
externo e interno, las superficies respiratorias de los organismos
acuáticos y terrestres.
14. ¿Cuál es la función de los pigmentos respiratorios? ¿En qué sistema de
órganos se encuentra?
15. ¿Qué características deberá presentar una estructura especializada en el
intercambio de gases respiratorios?
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16. ¿Cuáles son las estructuras especializadas para el intercambio de gases
en los organismos adaptados a la vida terrestre? ¿Y a la vida acuática?
17. Utiliza los siguientes esquemas en blanco para representar la localización
de los sistemas de transporte en relación a las branquias y a los pulmones.
18. a. Relaciona los términos de las siguientes columnas indicando en cada
caso el o los números que correspondan:
Tipos respiratorios
Grupos animales
1. Cutánea
……...- Peces
2. Traqueal
...........- Invertebrados acuáticos
3. Branquial
……...- Vertebrados terrestres
4. Pulmonar
……...- Invertebrados terrestres
b. Describe las estructuras respiratorias de los artrópodos de vida
terrestre.
19. Las estructuras respiratorias se caracterizan por su gran extensión. En la
evolución de los vertebrados, estas estructuras se presentan con diferente
organización, que comprende desde la vejiga natatoria de los peces
pulmonados, simple bolsa comunicada con la parte posterior de la faringe,
hasta las complejas masas esponjosas conformadas por alvéolos que son
ramificaciones internas del pulmón. Analiza las figuras y luego responde
las preguntas.
a) ¿A qué clase de vertebrados corresponden los pulmones que
presentan menor cantidad de subdivisiones internas?
b) ¿Cuáles son los que presentan mayor cantidad de subdivisiones?
c) ¿En cuál de ellos comienza a insinuarse la subdivisión en alvéolos?
d) ¿En cuál observas una marcada alveolización y ramificación bronquial?
e) ¿Qué pulmones presentan una mayor superficie de contacto con el
medio?
f) ¿Por qué el intercambio gaseoso en los anfibios es efectivo, si la
superficie del pulmón no es tan amplia en relación al volumen corporal?
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Anfibio
Reptil
Ave
Mamífero
La obtención de nutrientes a partir de los alimentos
20. Los organismos heterótrofos necesitan incorporar a su cuerpo sustancias
alimenticias complejas cuyo ingreso se denomina ingestión.
Para que esas sustancias puedan ser utilizadas deben ser degradadas
a compuestos más simples. Este proceso se denomina digestión.
Una vez simplificados en moléculas simples los alimentos pasan a la
sangre por absorción. Luego ingresan a las células del organismo donde
ocurre la asimilación.
Los restos de sustancias no digeridas son eliminados por egestión.
Estas actividades se cumplen en casi todos los organismos
heterótrofos aunque en diferente forma, según su nivel de organización
a) ¿En qué organismos heterótrofos multicelulares no se produce la
ingestión? ¿A qué se debe dicha situación? ¿A qué Reino y nivel de
organización pertenecen estos organismos?
b) Considerando el sitio en el que se produce la digestión ¿Qué tipo de
digestión poseen?
21. La mayoría de los animales suelen capturar masas de material alimenticio
relativamente grandes, las cuales se presentan en forma de organismos
enteros (presas) o sus partes. Este mecanismo se denomina captura
masiva. Por lo común se requiere de un complicado sistema de
degradación mecánica debido a que las porciones de grandes
dimensiones son de difícil digestión.
Una vez ingresado al interior del organismo, el alimento sufre diferentes
transformaciones, para ello debe cumplimentar una determinada ruta. Así
puede suceder que al alimento sea ingerido por el mismo sitio por donde
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se produce la egestión (digestión bidireccional) , o bien, ingresa por una
abertura localizada en extremo de un “tubo digestivo”, opuesto al que
permite la eliminación de los desechos de la digestión (tubo digestivo
unidireccional).
La degradación química de los alimentos se produce antes del ingreso
de los nutrientes a la célula, debido a ciertas sustancias producidas por las
células que forman las paredes del tubo digestivo y que son liberadas a su
luz, donde actúan.
En organismo superiores, aparecen glándulas anexas que son órganos
accesorios, que no forman parte del tubo y que constituyen elementos
mucho más sofisticados que producen otras sustancias que participan en
la degradación de los alimentos.
Podríamos determinar, que en este último tipo de tubo digestivo existen
especializaciones para: el almacenamiento, la degradación mecánica y la
degradación química de los alimentos.
Analiza los esquemas de las estructuras digestivas de los organismos que
figuran en los esquemas, agrupados por niveles de organización. Indica:
a) ¿Cuál es el sentido de circulación del contenido por la estructura
digestiva? Justifica tu respuesta.
b) ¿En qué grupos aparecen las glándulas anexas? ¿Cuál es la función de
estas estructuras?
c) ¿En qué grupo aparecen estructuras especializadas para la digestión
mecánica?
d) ¿Cuáles son los que poseen digestión externa e interna? Justifica tu
respuesta.
Poríferos
Nivel de Organización Tisular
Celenterados
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Nivel de Org: Orgánico
Platelmintos
Nivel de Org: Sistema de Órganos
Anélidos
Nivel de Organización: Sistema de Órganos
Equinodermos
Moluscos
Artrópodos
Vertebrados
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22. Algunos animales poseen complejos mecanismos que les permiten
capturar y destrozar sus presas. Tales mecanismos pueden ser la
capacidad de correr a grandes velocidades, poder confundirse con el
entorno en las áreas de caza, poseer fuertes mandíbulas dotadas de
agudos dientes o contar con poderosas patas delanteras.
Las adaptaciones a las diferentes dietas generaron diferentes
modificaciones morfológicas en las estructuras digestivas. Entre los
vertebrados, se puede diferenciar a un organismo que mantiene una dieta
herbívora de uno que es carnívoro mediante la forma de las cúspides de
las piezas dentales. Otra, es el largo del intestino.
a) ¿Qué diferencias puedes observar en los esquemas que representan a
las características de los vertebrados herbívoros y carnívoros?
b) ¿Cómo resuelven, los herbívoros, el problema de la digestión de la
celulosa?
c) Observa en fotografías la posición de los ojos en los mamíferos
herbívoros y el los carnívoros. Establece una conclusión que relacione
dicha posición con el tipo de dieta.
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d) Analiza las estructuras de los aparatos bucales de diferentes tipos de
insectos. Luego elabora una conclusión.
Estructura de los aparatos bucales de los insectos
Referencias:
1. Labio superior; 2. Mandíbula; 3. Maxila; 4. Palpos maxilares¸5. Labio inferior; 6. Palpos
labiales¸ 7. Lóbulos esponjosos; 8. Canal salival.
e) En la siguiente figura se muestran diferentes picos de aves que
mantienen distintos tipos de dietas: Nectívora, Rapaz, Filtradora,
Granívora, Frugívora e Insectívora. Indica cuál de las aves mantiene
cada tipo de dieta y elabora una conclusión en relación con la
estructura del pico.
Estructura de diferentes picos de algunas especies de aves
23. ¿Hacia qué sistema deben pasar los nutrientes obtenidos en la digestión
para ser distribuidos a todas las células? ¿En qué sector del sistema
digestivo ocurre dicho pasaje? ¿Qué características debe poseer dicho
sector para facilitar el proceso de absorción?
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“LA ELIMINACIÓN DE LOS DESECHOS DEL METABOLISMO”
24. Durante el metabolismo celular se producen sustancias de desechos que
atraviesan la membrana celular y son expulsadas del organismo o se
acumulan en él.
La eliminación de estos desechos se denomina excreción. Los productos
de excreción están formados por dióxido de carbono, agua y residuos del
metabolismo de las proteínas: amoníaco, urea y ácido úrico.
a) ¿Cuál es el proceso catabólico celular por excelencia que produce
agua como producto secundario y dióxido de carbono?
b) ¿Cuál es la diferencia entre los organismos urotélicos, uricotélicos y
amoniotélicos?
c) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de eliminar los desechos
nitrogenados en forma de amoníaco?
d) ¿Cuáles son las ventajas de la urea y del ácido úrico como productos
finales de excreción de nitrógeno?
e) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de eliminar los desechos
nitrogenados en forma de amoníaco?
25. Utiliza los siguientes esquemas para caracteriza las estructuras utilizadas
para la eliminación de desechos metabólicos en los diferentes niveles de
organización.
METANEFRIDIO
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PROTONEFRIDIO
“EL TRANSPORTE DE SUSTANCIAS”
26. En organismos pluricelulares sencillos, como los poríferos, los
celenterados y los platelmintos, los alimentos, el oxígeno y el agua
difunden a través de sus células fácilmente, por lo que no es necesario un
sistema especializado de transporte.
Describe cómo se lleva a cabo la circulación de sustancias en el nivel de
organización Tisular (Poríferos y Celenterados.
27. En grupos de organismos más complejos (pertenecientes al nivel de
organización de sistemas de órganos) se desarrolla un sistema
especializado en el transporte de materia y energía.
Los invertebrados superiores (anélidos, moluscos, artrópodos y
equinodermos) presentan un sistema circulatorio formado por uno o varios
corazones que impulsan el líquido circulante o hemolinfa hacia todo el
cuerpo, a través de vasos. En cambio en los vertebrados la circulación del
contenido (sangre) por dentro del sistema, se lleva a cabo gracias a la
existencia de una sola y potente bomba.
a) ¿A qué puede deberse la necesidad de desarrollar un sistema
especializado de transporte, en los organismos complejos?
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b) ¿Qué órganos constituyen los sistemas circulatorios de los organismos del
nivel de organización de sistemas de órganos? Explica brevemente la
función de cada uno y de qué forma se relacionan anatómicamente y
fisiológicamente entre sí?
c) Define y ejemplifica los siguientes conceptos referidos a la circulación
abierta – cerrada – simple – doble – incompleta – completa.
d) Analiza los siguientes esquemas e indica cuáles corresponden a las
condiciones que se definieron en el inciso anterior y a qué grupo de
vertebrados pertenece.
A
B
C
D
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e) Analiza los siguientes esquemas, que representan distintos tipos de
corazones de vertebrados, e indica cuál/es podría/n corresponder a una
circulación doble y completa. Justifica tu respuesta.
PECES
ANFIBIOS
REPTILES
AVES Y MAMÍFEROS
f) Indica para cada cavidad de los corazones, el tipo de sangre (oxigenada /
carboxigenada) que ingresa a las aurículas, de dónde proviene y el tipo de
sangre que egresa de los ventrículos (oxigenada / carboxigenada) y cuál
es su destino.
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